






































Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
A comprehensive overview of matrix operations, including matrix addition, subtraction, multiplication, and transpose. It also covers the concept of matrix determinants and their properties, as well as the relationship between matrix determinants and linear equation systems. The document delves into the concepts of matrix inverse, matrix rank, and the kronecker-capelli theorem, which establishes the necessary and sufficient conditions for a system of linear equations to have a solution. The content is presented in a structured manner, with clear explanations and relevant examples, making it a valuable resource for students and researchers studying linear algebra and its applications.
Typology: Exercises
1 / 46
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
S∏ch dÔng cho sinh vi™n tr≠Íng ßπi h‰c x©y d˘ng
vμ sinh vi™n c∏c tr≠Íng ßπi h‰c, Cao ƺng k‹ thuÀt
4 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
Ma trÀn kh´ng lμ ma trÀn c„ c∏c ph«n tˆ Æ“u bªng kh´ng, k› hi÷u lμ Om×n.
Ma trÀn bªng nhau : Hai ma trÀn cÔng ki”u A = (aij )m×n vμ B = (bij)m×n
Æ≠Óc g‰i lμ bªng nhau n’u aij = bij vÌi m‰i i = 1 , m, j = 1 , n, vi’t lμ A = B.
Chºng hπn, vÌi hai ma trÀn A =
a b
c d
vμ B =
th◊
a = 1
b = 2
c = 0
d = − 2
C∏c dπng Æ∆c bi÷t cÒa ma trÀn
Ma trÀn ki”u m × 1 c„ dπng
a 1
a 2
. . .
am
Æ≠Óc g‰i lμ ma trÀn cÈt (m thμnh ph«n).
Ma trÀn ki”u 1 × n c„ dπng
a 1 a 2... an
Æ≠Óc g‰i lμ ma trÀn hμng.
N’u m = n th◊ A g‰i lμ ma trÀn vu´ng c p n vμ Æ≠Íng ch–o nËi c∏c ph«n tˆ
a 11 , a 22 ,... , ann g‰i lμ Æ≠Íng ch–o ch›nh.
Ma trÀn c„ c∏c ph«n tˆ nªm ph›a d≠Ìi (t≠¨ng ¯ng nªm ph›a tr™n) Æ≠Íng
ch–o ch›nh Æ≠Óc g‰i lμ ma trÀn tam gi∏c d≠Ìi (t≠¨ng ¯ng tam gi∏c tr™n ).
a 11 a 12... a 1 n
0 a 22... a 2 n
. . .
0 0... ann
lμ ma trÀn tam gi∏c tr™n
b 11 0... 0
b 21 b 22... 0
. . .
bn 1 bn 2... bnn
lμ ma trÀn tam gi∏c d≠Ìi
Ma trÀn ch–o c p n lμ ma trÀn vu´ng c p n mμ c∏c ph«n tˆ nªm ngoμi Æ≠Íng
ch–o ch›nh bªng 0 , t¯c lμ ma trÀn c„ dπng
a 11 0... 0
0 a 22... 0
. ..
0 0... ann
2.1 Ma trÀn vμ c∏c ph–p to∏n tr™n ma trÀn 5
Ma trÀn ch–o c p n mμ c∏c ph«n tˆ nªm tr™n Æ≠Íng ch–o ch›nh bªng 1 g‰i
lμ ma trÀn ƨn vfi c p n, vμ k› hi÷u lμ In
In =
Ph–p cÈng hai ma trÀn cÔng ki”u
TÊng cÒa hai ma trÀn cÔng ki”u A = (aij )m×n vμ B = (bij )m×n lμ mÈt ma
trÀn C = (cij )m×n, k› hi÷u C = A + B, trong Æ„ c∏c ph«n tˆ
cij = aij + bij , vÌi m‰i i = 1, 2 ,... , m, j = 1, 2 ,... , n.
D‘ dμng ki”m tra c∏c t›nh ch t sau
V› dÙ 2.1.
Ph–p nh©n mÈt sË vÌi ma trÀn
Nh©n mÈt sË λ vÌi ma trÀn A = (aij )m×n lμ ma trÀn C = (cij )m×n cÔng ki”u
vÌi A, k› hi÷u λA, trong Æ„ c∏c ph«n tˆ
cij = λaij vÌi m‰i i = 1, 2 , ..., m, j = 1, 2 , ..., n.
Cho A, B lμ hai ma trÀn cÔng ki”u, α, β lμ hai sË b t k◊, ta d‘ dμng ch¯ng
minh c∏c t›nh ch t sau
α(A + B) = αA + αB
(α + β)A = αA + βB
α(βA) = (αβ)A
2.1 Ma trÀn vμ c∏c ph–p to∏n tr™n ma trÀn 7
Ph–p nh©n ma trÀn
T›ch cÒa ma trÀn A = (aij )m×n vÌi ma trÀn B = (bij )n×p lμ ma trÀn C = (cij )
ki”u m × p, k› hi÷u C = AB, trong Æ„
cij =
n ∑
k=
aikbkj vÌi m‰i i = 1, 2 , ..., m, j = 1, 2 , ..., n.
ß∆c bi÷t t›ch cÒa ma trÀn hμng 1 × n vÌi ma trÀn cÈt n × 1 lμ ma trÀn ki”u 1 × 1 ,
ta xem ma trÀn ki”u 1 × 1 nh≠ lμ mÈt sË
a 1 a 2... an
b 1
b 2
. . .
bn
⇒ AB = a 1 b 1 + a 2 b 2 +... + anbn.
ChÛ ˝ rªng ph–p nh©n 2 ma trÀn chÿ Æ≠Óc x∏c Æfinh khi sË cÈt cÒa ma trÀn
Æ«u bªng sË hμng cÒa ma trÀn th¯ hai. Ph«n tˆ nªm Î hμng i , cÈt j cÒa ma trÀn
t›ch Æ≠Óc x∏c Æfinh bªng ph–p nh©n (v´ h≠Ìng) hμng th¯ i cÒa ma trÀn th¯ nh t
vÌi cÈt th¯ j cÒa ma trÀn th¯ hai.
V› dÙ 2.1.
T›ch cÒa hai ma trÀn A =
vμ B =
(^) bªng
T›nh ch t c∏c ph–p to∏n tr™n ma trÀn
VÌi A, B, C lμ c∏c ma trÀn c„ ki”u phÔ hÓp, c∏c ph–p to∏n gi˜a c∏c ma trÀn tr◊nh
bμy Î tr™n c„ c∏c t›nh ch t sau
8 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
A · O = O vμ O · A = O.
L≠u ˝ rªng c∏c ma trÀn O trong c∏c ƺng th¯c vıa thi’t lÀp ph∂i c„ c∏c
ki”u phÔ hÓp vÌi ph–p nh©n.
T = B
T A
T .
Ch¯ng minh. Ta chÿ ch¯ng minh c∏c t›nh ch t 1 , 2 vμ 7 , c∏c t›nh ch t cfln lπi
ƨn gi∂n h¨n, vi÷c ch¯ng minh chÛng dμnh cho bπn Ɖc.
A = (aij)m×n , B = (bij )n×p, C = (cij )p×q.
Khi Æ„ ma trÀn (AB)C c„ ki”u m × q vμ ma trÀn A(BC) cÚng cÔng ki”u
m × q.
G‰i xil lμ ph«n tˆ thuÈc hμng i cÈt l cÒa ma trÀn (AB)C, yil lμ ph«n tˆ
t≠¨ng ¯ng cÒa ma trÀn A(BC)
xil =
m ∑
k=
n ∑
j=
aij bjk
ckl =
m ∑
k=
n ∑
j=
aij bjkckl
n ∑
j=
m ∑
k=
aij bjk ckl =
n ∑
j=
aij
m ∑
k=
bjkckl
= yil
ߺng th¯c tr™n ÆÛng vÌi m‰i i = 1 , m vμ m‰i l = 1 , q.
VÀy (AB)C = A(BC).
10 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
c„ sË cÈt cÚng bªng nhau.
a 11 a 12 a 13 | a 14 | a 15 a 16
a 21 a 22 a 23 | a 24 | a 25 a 26
−− −− −− | −− | −− −−
a 31 a 32 a 33 | a 34 | a 35 a 36
a 41 a 42 a 43 | a 44 | a 45 a 46
a 51 a 52 a 53 | a 54 | a 55 a 56
Nh≠ vÀy ma trÀn A gÂm c∏c khËi Aij
C∏c ph–p to∏n tr™n ma trÀn khËi Æ≠Óc t›nh to∏n nh≠ tr™n c∏c ma trÀn th´ng
th≠Íng (c∏c ph«n tˆ lμ c∏c khËi), t t nhi™n c∏c khËi ph∂i Æ≠Óc ph©n chia sao
cho phÔ hÓp v“ ki”u (cÏ) dμnh cho c∏c ph–p to∏n t≠¨ng ¯ng. Chºng hπn trong
v› dÙ sau sË cÈt cÒa B 12 ph∂i bªng sË hμng cÒa A 21 , A 22 , A 23
V› dÙ 2.1.
X–t t›ch cÒa hai ma trÀn A =
vμ B =
N’u xem ma trÀn A vμ B lμ c∏c ma trÀn khËi
vÌi A 1 =
lμ c∏c ma trÀn vu´ng c„ t›ch A 2 B 2 = −
2.2 ßfinh th¯c 11
Khi Æ„ c∏c khËi lμ c∏c ma trÀn phÔ hÓp vÌi ph–p nh©n suy ra
2.2 ßfinh th¯c
Cho mÈt ma trÀn vu´ng c p n
a 11 a 12... a 1 n
a 21 a 22... a 2 n
. . .
an 1 an 2... ann
K› hi÷u Mij lμ ma trÀn c p n − 1 nhÀn Æ≠Óc tı A bªng c∏ch xo∏ kh·i A hμng
th¯ i vμ cÈt th¯ j. Ta g‰i Mij lμ ma trÀn con t≠¨ng ¯ng vÌi ph«n tˆ aij cÒa A.
V› dÙ 2.2.
Cho ma trÀn A =
(^) ta c„ c∏c ma trÀn con cÒa A
ßfinh ngh‹a 2.2.1 ßfinh th¯c cÒa ma trÀn A lμ mÈt sË, k› hi÷u
det A =
a 11 a 12 a 13 ... a 1 n
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
an 1 an 2 an 3 ... ann
2.2 ßfinh th¯c 13
V› dÙ 2.2.
∣ ∣ ∣ ∣
a 11 a 12... a 1 n
0 a 22... a 2 n
. . .
0 0... ann
¸p dÙng Æfinh ngh‹a, th˘c ch t lμ khai tri”n Æfinh th¯c theo cÈt th¯ nh t
A = a 11
a 22 a 23... a 2 n
0 a 33... a 3 n
.. .
0 0... ann
= a 11 a 22
a 33 a 34... a 3 n
0 a 44... a 4 n
.. .
0 0... ann
=...... = a 11 a 22... ann.
ß∆c bi÷t Æfinh th¯c cÒa ma trÀn ch–o bªng t›ch c∏c ph«n tˆ nªm tr™n Æ≠Íng
ch–o ch›nh (^) ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ a 11 0 0 ... 0
0 a 22 0 ... 0
0 0 a 33 ... 0
0 0 0 ... ann
= a 11 a 22 ...ann.
C∏c t›nh ch t Æ≠Óc tr◊nh bμy trong mÙc nμy r t quan tr‰ng cho vi÷c t›nh Æfinh
th¯c. Tr≠Ìc h’t ta ph∏t bi”u vμ ch¯ng minh Æfinh l› sau
14 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
ßfinh l› 2.2.1 ßfinh th¯c cÒa ma trÀn vu´ng bªng Æfinh th¯c cÒa ma trÀn chuy”n
vfi cÒa n„
det A = det A
T .
NhÀn x–t rªng Æfinh l› khºng Æfinh, Æfinh th¯c cÒa ma trÀn A cfln c„ th” khai tri”n
theo hμng th¯ nh t
det A = det A
T = a 11 ∆ 11 − a 12 ∆ 12 + a 13 ∆ 13 + · · · + (−1)
n+ a 1 n∆ 1 n.
Trong mÙc nμy ta Æ≠a vμo k› hi÷u ∆ij = det Mij lμ Æfinh th¯c cÒa ma trÀn con
t≠¨ng ¯ng vÌi ph«n tˆ aij cÒa ma trÀn A.
Ch¯ng minh. Ta ch¯ng minh Æfinh l› bªng quy nπp, hi”n nhi™n Æfinh l› ÆÛng vÌi
n = 1, n = 2. Gi∂ sˆ Æfinh l› ÆÛng vÌi n < k, A lμ ma trÀn vu´ng c p k. Ta c„
det A
k ∑
i=
i+ a 1 i∆ 1 i =
= a 11 ∆ 11 +
k ∑
i=
i+ a 1 i
k ∑
m=
1+m− 1 am 1 ∆
m 1 1 i
Bi”u th¯c trong ngo∆c lμ khai tri”n Æfinh th¯c ∆ 1 i theo cÈt th¯ nh t, k› hi÷u ∆
m 1 1 i
lμ Æfinh th¯c c p k − 2 nhÀn Æ≠Óc tı A bªng c∏ch xo∏ kh·i A hμng th¯ nh t vμ
cÈt th¯ i cÚng nh≠ xo∏ hμng th¯ m, cÈt th¯ nh t. Ho∏n vfi c∏c sË hπng cÒa tÊng
tr™n, chÛ ˝ ∆
m 1 1 i = ∆
1 i m 1
det A
T = a 11 ∆ 11 +
k ∑
m=
m+ am 1
k ∑
i=
1+i− 1 a 1 i∆
1 i m 1
k ∑
m=
m+ am 1 ∆m 1 = det A. (Æ.p.c.m.)
Do Æfinh l› tr™n, c∏c khºng Æfinh sau li™n quan Æ’n Æfinh th¯c cÒa ma trÀn n’u
ÆÛng vÌi hμng th◊ cÚng ÆÛng vÌi cÈt vμ ng≠Óc lπi.
ßfinh l› 2.2.2 ßfinh th¯c sœ ÆÊi d u n’u ta ÆÊi chÁ 2 cÈt (ho∆c 2 hμng) cho nhau.
Ch¯ng minh. Ta ch¯ng minh Æfinh l› bªng quy nπp, hi”n nhi™n Æfinh l› ÆÛng vÌi
n = 2. Gi∂ sˆ Æfinh l› ÆÛng vÌi n < k, A lμ ma trÀn vu´ng c p k.
16 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
a 11 a 12 a 13 ... a 1 n
αx 1 αx 2 αx 3 ... αxn
an 1 an 2 an 3 ... ann
= α
a 11 a 12 a 13 ... a 1 n
x 1 x 2 x 3 ... xn
an 1 an 2 an 3 ... ann
Ch¯ng minh. ¸p dÙng Æfinh l› 2.2.2, bªng c∏ch ÆÊi chÁ hμng th¯ nh t vμ hμng
th¯ i cho nhau, ta chÿ c«n ch¯ng minh Æfinh l› ÆÛng vÌi hμng th¯ nh t
x 1 x 2 x 3 ... xn
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
... ....
an 1 an 2 an 3 ... ann
y 1 y 2 y 3 ... yn
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
... ....
an 1 an 2 an 3 ... ann
x 1 + y 1 x 2 + y 2 x 3 + y 3 ... xn + yn
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
... ....
an 1 an 2 an 3 ... ann
vμ (^) ∣
∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ αx 1 αx 2 αx 3 ... αxn
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
... ....
an 1 an 2 an 3 ... ann
= α
x 1 x 2 x 3 ... xn
a 21 a 22 a 23 ... a 2 n
... ....
an 1 an 2 an 3 ... ann
C∂ 2 ƺng th¯c Æ≠Óc suy ra bªng c∏ch khai tri”n chÛng theo hμng th¯ nh t.
Tı c∏c Æfinh l› tr™n, ta d‘ dμng suy ra c∏c t›nh ch t sau:
ma trÀn bªng 0.
(cÈt) kh∏c.
Ng≠Íi ta th≠Íng xuy™n sˆ dÙng c∏c t›nh ch t nμy Æ” Æ≠a Æfinh th¯c v“ c∏c dπng
ƨn gi∂n h¨n c„ th” t›nh tr˘c ti’p theo Æfinh ngh‹a.
2.2 ßfinh th¯c 17
V› dÙ 2.2.
T›nh Æfinh th¯c
1 2 3... n
− 1 0 3... n
− 1 − 2 0... n
. . .
ß” t›nh B, ta l«n l≠Ót cÈng hμng th¯ nh t vμo c∏c hμng hai, hμng ba,...,
hμng th¯ n. Khi Æ„ Æfinh th¯c Æ∑ cho kh´ng thay ÆÊi vμ bªng Æfinh th¯c
ma trÀn tam gi∏c tr™n
1 2 3... n
0 2 6... 2 n
0 0 3... 2 n
. . .
0 0 0... n
= n!
ßfinh ngh‹a 2.2.2 VÌi ma trÀn
a 11 a 12... a 1 n
a 21 a 22... a 2 n
. . .
an 1 an 2... ann
ta g‰i Aij = (−1)
i+j det Mij = (−1)
i+j ∆ij lμ ph«n phÙ Æπi sË t≠¨ng ¯ng vÌi ph«n
tˆ aij cÒa ma trÀn A_._
V› dÙ 2.2.
X–t ma trÀn Æ∑ cho trong v› dÙ 2.2.1, A =
(^). C∏c ph«n phÙ Æπi sË
cÒa ma trÀn A
2.2 ßfinh th¯c 19
khi Æ„ c´ng th¯c (2.1) trong Æfinh l› cÚng nh≠ c´ng th¯c (2.2) c„ th” vi’t d≠Ìi
dπng ma trÀn
AA
C = A
C A = (det A)In.
Ta thıa nhÀn Æfinh l› sau v“ Æfinh th¯c cÒa t›ch 2 ma trÀn vu´ng cÔng ki”u
ßfinh l› 2.2.5 N’u A vμ B lμ hai ma trÀn vu´ng cÔng c p th◊
det(A · B) = det A · det B.
V› dÙ 2.2.
vμ B =
. Khi Æ„ t›ch cÒa chÛng
D‘ dμng t›nh Æ≠Óc det A = 7, det B = − 8 , det AB = − 56. T¯c lμ det AB =
det A · det B.
a a a ... a
a 0 a ... a
a a 0 ... a
... ....
a a a ... 0
CÈng vμo hμng th¯ i (vÌi m‰i i = 2, 3 , ..., n) (−1) l«n hμng th¯ nh t, ta c„
k’t qu∂
a a a ... a
a 0 a ... a
a a 0 ... a
... ....
a a a ... 0
a a a ... a
0 −a 0 ... 0
0 0 −a ... 0
... ....
0 0 0 ... −a
ßfinh th¯c cuËi lμ Æfinh th¯c cÒa ma trÀn tam gi∏c tr™n, theo v› dÙ 2.2.2, gi∏
trfi cÒa n„ bªng t›ch c∏c ph«n tˆ nªm tr™n Æ≠Íng ch–o ch›nh
n− 1 a
n .
20 Ch≠¨ng II. Ma trÀn Æfinh th¯c vμ h÷ ph≠¨ng tr◊nh tuy’n t›nh
D(x 1 , x 2 ,... , xn) =
x 1 x 2 x 3... xn
x
2 1 x
2 2 x
2 3...^ x
2 n . . .
x
n− 1 1 x
n− 1 2 x
n− 1 3...^ x
n− 1 n
Bæt Æ«u tı hμng cuËi, cÈng vμo hμng th¯ n bÈi l«n, (−x 1 ) l«n hμng th¯
n − 1. Nh≠ vÀy gi∏ trfi cÒa Æfinh th¯c kh´ng ÆÊi. B≠Ìc ti’p theo, cÈng vμo
hμng th¯ n − 1 bÈi l«n, (−x 1 ) l«n hμng th¯ n − 2 ... C¯ th’ ti’p tÙc cÈng
vμo hμng th¯ i, (−x 1 ) l«n hμng i − 1. B≠Ìc cuËi cÔng cÈng vμo hμng th¯
2 , (−x 1 ) l«n hμng th¯ nh t.
D(x 1 , x 2 ,... , xn) =
0 x 2 − x 1 x 3 − x 1... xn − x 1
0 x
2 2 −^ x^1 x^2 x
2 3 −^ x^1 x^3...^ x
2 n −^ x^1 xn . . .
0 x
n− 1 2 −^ x^1 x
n− 2 2 x
n− 1 3 −^ x^1 x
n− 2 3...^ x
n− 1 n −^ x^1 x
n− 2 n
x 2 − x 1 x 3 − x 1... xn − x 1
x 2 (x 2 − x 1 ) x 3 (x 3 − x 1 )... xn(xn − x 1 )
. . .
x
n− 2 2 (x^2 −^ x^1 )^ x
n− 2 3 (x^3 −^ x^1 )^...^ x
n− 2 n (xn^ −^ x^1 )
= (x 2 − x 1 )(x 3 − x 1 )... (xn − x 1 )
x 2 x 3... xn
x
2 2 x
2 3...^ x
2 n . . .
x
n− 1 2 x
n− 1 3...^ x
n− 1 n
= (x 2 − x 1 )(x 3 − x 1 )... (xn − x 1 )D(x 2 , x 3 ,... , xn).
ßfinh th¯c Î hμng cuËi D(x 2 , x 3 ,... , xn) cÚng lμ Æfinh th¯c Vandermonde
c p n − 1. Bªng quy nπp ta c„
D(x 1 , x 2 ,... , xn) =
n≥i>j≥ 1
(xi − xj ).